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formação
ventilação CLASSIFICAÇÃO DE VENTILADORES.
No tipo helicocentrífugo, e no transversal, o elemento impulsor do ar adota uma forma semelhante às turbinas centrífugas.
CIRCULAÇÃO DO AR O ar circula por uma conduta graças às diferenças de pressão que existem nos seus extremos. Para as diferenças de nível até 100 metros de velocidades inferiores a 50 m/s (caso em que se pode considerar incompressível) e regime estacionário, as pressões obedecem ao seguinte teorema:
Teorema de Bernoilli A expressão analítica do mesmo diz-se: a soma da pressão estática, à dinâmica e a devida à altura, é constante para todos os pontos de um filete de fluido.
Pressões
O QUE É UM VENTILADOR? Um ventilador é uma máquina rotativa que põe o ar, ou gás, em movimento. Podemos defini-lo como uma turbo máquina que transmite energia para gerar a pressão necessária com a finalidade de manter um fluxo contínuo de ar, dentro de uma classificação geral de máquinas. Como mostra o quadro encontramos os ventiladores como turbo máquinas hidráulicas, tipo gerador, para gases. Um ventilador consta essencialmente de um motor de acionamento, geralmente elétrico. Com dispositivos de controlo próprios dos mesmos: arranque, regulação de velocidade, comutação de polaridade, entre outros, e um propulsor giratório em contacto com o ar, a quem transmite energia. Este propulsor adota a forma de uma turbina com lâminas, como no caso dos centrífugos, ou de uma hélice com ângulos de pá, como no caso dos axiais. O conjunto, pelo menos de uma turbina ou de uma hélice, é envolvido por uma caixa em forma de espiral para os centrífugos e uma estrutura plana ou tubular para os axiais. A envolvente tubular pode levar uma grelha radial de alhetas fixas à entrada ou à saída da hélice, chamada diretriz, que conduz o ar, para aumentar a pressão e o rendimento do aparelho.
Se a conduta é horizontal ou a diferença é inferior a 100 metros, a pressão por diferença de altura é 0. A pressão estática (Pe) atua em todos os sentidos dentro da conduta. Manifesta-se no mesmo sentido e no contrário à da corrente. A pressão dinâmica (Pd) atua no sentido da velocidade do ar. A pressão total (Pt) é constante em todos os pontos do filete de fluido considerado e a sua expressão é: Pt = Pe + Pd
Caudal É a quantidade de ar que circula pela conduta. A sua expressão é: Q = v S (m3/h) Na Figura 1 está representado um esquema de uma conduta horizontal de ar (considera-se sem perdas para simplificar), expressando um caudal Q (m3/h), com a velocidade v (m/s) e de Secção S (m2). Uma sonda de pressão estática marca-nos a pressão estática (Pe) e um tubo de Prandtl dá-nos a pressão dinâmica. As fórmulas de relação de todos estes parâmetros indicam-se na mesma figura.
Curva caraterística É a representação gráfica de todos os estados Caudal - Pressão de que é capaz o ventilador. A sua representação na Figura 2 mostra uma
PARA LÍQUIDOS GERADORES TURBOMÁQUINAS MÁQUINAS
MÁQUINAS DE FLUIDO
M. HIDRÁULICAS
PARA GASES: VENTILADORES MOTORES: TURBINAS HIDRÁULICAS
M. DESLOCAMENTO POSITIVO M. TÉRMICAS (estudo face à termodinâmica)
MÁQUINAS FERRAMENTAS MÁQUINAS ELÉTRICAS
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MOTORES GERADORES (as máquinas de deslocamento positivo são reversíveis em geral)
casos práticos de ventilação 1.3. Ventiladores de mesa Aparelhos usados para projetar uma corrente de ar incidindo sobre pessoas ou objetos (Figura 6).
2. ATENDENDO À TRAJETÓRIA DO AR 2.1. Ventiladores centrífugos Nestes aparelhos a trajetória do ar segue uma direção axial à entrada e paralela a um plano radial à saída. Entrada e saída estão em ângulo reto. A turbina destes aparelhos está composta de alhetas que podem ser PARA A FRENTE (Figura 7 a), RADIAIS (Figura 7 b) ou PARA TRÁS (Figura 7 c).
2.2. Ventiladores axiais A entrada de ar no aparelho e a sua saída seguem uma trajetória segundo superfícies cilíndricas coaxiais. Os ventiladores descritos em 1,1.2 e 1.3 também podem ser axiais.
2.3. Ventiladores transversais A entrada de ar no aparelho e a sua saída seguem uma trajetória segundo superfícies cilíndricas coaxiais. Os ventiladores descritos em 1,1.2 e 1.3 também podem ser axiais.
2.4. Ventiladores helicocentrífugos São aparelhos intermédios aos 2.1 e 2.2: o ar entra como nos axiais e sai igual aos centrífugos (Figura 9). curva caraterística típica com expressão das 3 pressões mencionadas. Para qualquer coordenada no gráfico cumpre-se: Pt = Pd + Pe
Tipo de curva caraterística Conforme o ventilador, a sua curva caraterística adota uma ou outra forma, primando o conceito de caudal sobre o de pressão ou vice-versa. Nos ventiladores helicoidais, axiais, em comparação com o caudal de que são capazes as suas possibilidades de pressão são discretas. Os ventiladores centrífugos, em geral, são capazes de altas pressões com caudais mais baixos e os ventiladores heliconcentrífugos permitem ambas as possibilidades de caudal e pressão, embora não na mesma medida que a especifica dos outros.
Classificação dos ventiladores Os ventiladores têm vindo a classificar-se de diferentes maneiras e não é estranho que o mesmo aparelho possa aceitar 2, 3 ou mais denominações. É bastante comum adotar a designação atendendo a algumas das suas caraterísticas.
1. ATENDENDO À SUA FUNÇÃO 1.1. Ventiladores com evolvente, que são habitualmente tubulares Por sua vez podem ser: • Impulsores: Entrada livre e saída entubada. • Extratores: entrada entubada, descarga livre. • Impulsores-Extratores: entrada e saída entubada (Figura 4).
3. ATENDENDO À PRESSÃO 3.1. Ventiladores de baixa pressão Chama-se assim aos que não alcançam 70 Pascais. São normalmente centrífugos, e por autonomia são designados aqueles ventiladores utilizados em climatizadores (Figura 10).
3.2. Media pressão Se a pressão está entre os 70 e os 3000 Pascais. Podem ser centrífugos ou axiais (Figura 11).
3.3. Alta pressão Quando a pressão está acima dos 3000 Pascais. São habitualmente centrífugos com turbinas estreitas e de grande diâmetro (Figura 12).
4. ATENDENDO ÀS CONDIÇÕES DE FUNCIONAMENTO 4.1. Ventiladores standard São os aparelhos que movimentam ar sem cargas importantes de contaminantes, humidade, pó, partículas agressivas e temperaturas máximas de 40ºC, se o motor está na corrente de ar.
4.2. Ventiladores especiais São os desenhados para tratar o ar quente, corrosivo, húmido, ou para serem instalados no telhado (Figura 13), ou dedicados ao transporte pneumático.
5. ATENDENDO AO SISTEMA DE ACIONAMENTO
1.2. Ventiladores murais
5.1. Acionamento direto
Têm a função de transportar o ar entre dois espaços separados por um muro ou parede (Figura 5).
Quando o motor elétrico tem o eixo comum, ou por prolongamento, com a turbina ou hélice do ventilador. www.oelectricista.pt o electricista 63
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casos práticos de ventilação 5.2. Acionamento por transmissão Como é o caso de transmissão por correias e polies para separar o motor da corrente do ar. (Quente, explosivo, entre outros) (Figura 14).
6. ATENDENDO AO CONTROLO DAS PRESTAÇÕES É o caso dos ventiladores de velocidade variável pelo uso de reguladores elétricos, de comportas de admissão ou descarga, modificações do caudal por inclinação variável das pás das hélices, entre outros (Figura 15).
ZONA DE FUNCIONAMENTO De acordo com o ventilador, tipo e tamanho, existe uma zona da sua curva característica que é a mais recomendável ao seu uso. Fora dela podem produzir-se fenómenos que fazem aumentar desproporcionadamente o consumo, reduzindo o rendimento, provocando um aumento intolerável do ruído e provocando um retorno do sentido inverso do ar. Nos catálogos de ventiladores vem indicado as zonas das curvas e características recomendadas do uso, simplesmente, só se publica o gráfico da curva em que é aceitável o seu funcionamento. Em geral só vem mencionada a zona sombreada que se indica na Figura 17, para uma família de curvas de um determinado aparelho a várias velocidades. Os gráficos da Figura 18 são os ventiladores centrífugos com turbinas de pás curvadas para a frente, Radiais e curvadas para trás, com indicação da zona normal de trabalho e percentagens do caudal e pressão. www.oelectricista.pt o electricista 63
A Figura 19 representa os ventiladores axiais, um impulsor e outro tubular, de média pressão, com as mesmas indicações descritas para os aparelhos anteriores. A Figura 20 corresponde a turbinas helicocentrífugo e transversais com a mesma forma de expressar a sua capacidade de pressão e caudal em percentagem do total e com as zonas normais de trabalho.